裝配式鋼混組合框架超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)分析

胡心一 董曉嵐

超高建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面存在著一定的復(fù)雜性，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)的分析，可以從消防實(shí)施的設(shè)計、機(jī)電設(shè)備的設(shè)計、建筑自身扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、穩(wěn)定性等方面通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的方式，在很大程度上提升超高建筑安全性以及穩(wěn)定性。超高建筑結(jié)構(gòu)選型方面具有多樣化特點(diǎn)，通常裝配式鋼混組合框架為常見結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代行業(yè)發(fā)展過程中超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要加強(qiáng)受力性能、扭轉(zhuǎn)、超高以及環(huán)保等方面的影響因素考慮，以提升設(shè)計合理性。開展裝配式鋼混組合框架超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)分析，必須充分了解和掌握設(shè)計相關(guān)要點(diǎn)，才可實(shí)施更為實(shí)際的設(shè)計應(yīng)用要點(diǎn)探析[1]。

1.超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)要點(diǎn)分析

1.1 建筑高度、負(fù)載、水平位移方面存在的矛盾特點(diǎn)

超高建筑最為明顯的特點(diǎn)就是隨著建筑高度的增加，建筑物自身中立負(fù)載隨之加大，應(yīng)力強(qiáng)、豎向建筑構(gòu)件自身軸壓力也會隨建筑物的高度的提升而不斷增加。除此之外，大風(fēng)氣候?qū)τ诔呓ㄖ挠绊懽饔貌粩嗵嵘?，受到?qiáng)風(fēng)作用后，超高建筑會發(fā)生較大的水平位移，對建筑物的穩(wěn)定性造成極大影響。超高建筑重心會隨建筑物高度的升高而不斷提高，質(zhì)量隨之增加，在遇到地震災(zāi)害時，對建筑物的影響更加突出。

1.2 豎向建筑構(gòu)件發(fā)生變形對于超高建筑造成的影響

主要引起豎向建筑構(gòu)件發(fā)生變形的情況有：受力過程中發(fā)生變形，指的是豎向建筑構(gòu)件在承重瞬間產(chǎn)生的變形現(xiàn)象，可以利用胡克定律對變形量進(jìn)行相關(guān)計算和測量。干縮變形，指的是建筑物自身結(jié)構(gòu)在建設(shè)、使用時，受到自身材料性能方面的影響，出現(xiàn)的體積變形、收縮，該變形情況通常需要較長的反應(yīng)時間才可發(fā)現(xiàn)，通過有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，超高建筑物干縮變形在建筑物的總體壓縮總量中所占比例約為30%。徐變形式的變形，指的是建筑物長期受到負(fù)載作用時導(dǎo)致的變形，通常反應(yīng)時間大概為兩年，多為混凝土材料發(fā)生的變形[2]。

1.3 超高建筑存在較大的傾覆力

超高建筑會受到風(fēng)力作用產(chǎn)生傾覆力，并且隨著建筑物高度的增加以及風(fēng)力的提升，所受傾覆力作用影響越大，因此在設(shè)計過程中加強(qiáng)抗傾覆力方面的設(shè)計十分重要。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)采取的相關(guān)措施主要有：增加建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的埋深、降低建筑物平面位置的長寬比例，采用抗拔樁機(jī)來加強(qiáng)超高建筑的穩(wěn)定性，降低傾覆力對于超高建筑帶來的負(fù)面影響。

1.4 超高建筑需要加強(qiáng)防災(zāi)能力方面的設(shè)計

超高建筑受其自身高度限制，當(dāng)較高樓層發(fā)生火災(zāi)等事故后，存在著較大的人員救援與疏散困難。需要在設(shè)計過程中加強(qiáng)對建筑防火防災(zāi)等方面因素的結(jié)合與考慮，提升超高建筑結(jié)構(gòu)自身的可靠性，增強(qiáng)超高建筑安全性能。

1.5 超高建筑需要加強(qiáng)建筑舒適度方面的設(shè)計

超高建筑受到風(fēng)力作用會產(chǎn)生風(fēng)振現(xiàn)象，嚴(yán)重影響使用者的舒適度。尤其是對超高建筑物中層以上樓體的影響十分明顯。這就要求在設(shè)計時加強(qiáng)抗風(fēng)性能方面的設(shè)計，通過降低風(fēng)振現(xiàn)象來提升使用者的舒適度[3]。

2.裝配式鋼混組合框架在超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用分析

裝配式建筑是近年來建筑行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，不僅具有提升使用者舒適度的效果，還具有綠色、創(chuàng)新等先進(jìn)理念，是我國當(dāng)前大力提倡的建筑行業(yè)發(fā)展重要途徑。裝配式鋼混組合框架在結(jié)構(gòu)體系方面的主要組成構(gòu)件通常包含，外包鋼板剪力墻、方鋼管柱作為建筑的豎向構(gòu)件，在剪力墻和管柱內(nèi)澆筑混凝土；U 字型復(fù)合梁、預(yù)制樓層疊合板作為水平方面的構(gòu)件；裝配式自鎖方式用于連接外墻。其中不同建筑構(gòu)件的具體作用和相關(guān)的施工特點(diǎn)分析主要有：U字型復(fù)合梁是在傳統(tǒng)建筑鋼骨混凝土形式的梁體基礎(chǔ)之上，是型鋼的下翼邊緣往下移動到梁的底部，型鋼的腹板通過分割向外延伸至梁體外側(cè)部位，型鋼的上部翼邊緣會隨腹板外延作為兩側(cè)樓板的支撐點(diǎn)，形成U 字型鋼和混凝土組合形式的梁體，同時為了提升柱體上端抗彎曲能力，通常會在上翼邊緣處加設(shè)一塊型鋼板，形成最終的U 字型梁體。預(yù)制樓層板在施工過程中可以直接放置于U 字型梁的上翼邊緣部位，設(shè)備的光纖全體埋置于樓承板以及U 字型梁中[4]。本文主要從以下幾方面進(jìn)行裝配式鋼混組合框架在超高建筑不同結(jié)構(gòu)中的設(shè)計分析。

2.1 應(yīng)用于預(yù)制柱的設(shè)計要點(diǎn)

在高層建筑結(jié)構(gòu)中預(yù)制框架的主體結(jié)構(gòu)屬于豎向建筑構(gòu)件，主要傳遞的是豎向的荷載以及抵抗水平力作用，屬于關(guān)鍵性的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在高層建筑建設(shè)過程中預(yù)制柱是經(jīng)由預(yù)埋鋼梁的節(jié)點(diǎn)，然后使用高強(qiáng)度螺栓和鋼梁之間進(jìn)行連接的；在預(yù)制柱上端會有插筋預(yù)留，使插筋插入上層柱結(jié)構(gòu)灌漿套筒中，最后對預(yù)制柱進(jìn)行定位之后實(shí)施對接工序，穿過灌漿孔利用注漿方法進(jìn)行連接。在設(shè)計過程中，需要減少預(yù)制件種類，因此，在開展預(yù)制柱的設(shè)計過程中，通常依據(jù)實(shí)際需要設(shè)計成兩種形式的縱筋，并且箍筋需要使用加長和加密形式，以確保結(jié)構(gòu)安裝的牢固性。同時還需要考慮到生產(chǎn)方面的便利性，對矩形柱直角設(shè)置成倒角形式，在預(yù)制柱的側(cè)壁位置需要設(shè)置排氣孔，以確保施工過程中套筒的灌漿效率和質(zhì)量。

2.2 應(yīng)用于帶肋疊合樓板方面的設(shè)計要點(diǎn)

設(shè)計過程中需要加強(qiáng)注意的是高層建筑物不同高度樓層所使用的帶肋疊合樓板的尺寸存在一定差異性。同時還需要結(jié)合具體的施工工藝，比如板現(xiàn)澆層、房屋層、覆土區(qū)域等對于帶肋疊合樓板的尺寸均有一定的差異。

2.3 應(yīng)用于普通疊合樓板方面的設(shè)計要點(diǎn)

在設(shè)計過程中，主要是依據(jù)高層建筑使用空間不同功能進(jìn)行區(qū)分的，通常普通疊合樓板應(yīng)用在建筑物的衛(wèi)生間等較小區(qū)域位置。設(shè)計過程中需要在受力鋼筋中間設(shè)置槽孔，并且槽孔深度要比混凝土預(yù)制板材小?；炷敛馁|(zhì)的預(yù)制板需要穿過楔形槽孔的后澆混凝土、后澆層和周圍相鄰構(gòu)件進(jìn)行連接。同時需要嚴(yán)格控制槽孔的尺寸，以及使用的計算方法，加強(qiáng)后澆混凝土抗拉強(qiáng)度方面的考慮，來確定樓板所承受的拉拔力以及槽孔數(shù)量。

2.4 應(yīng)用于預(yù)制樓梯方面的設(shè)計要點(diǎn)

裝配式鋼混組合結(jié)構(gòu)在超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)中包含了預(yù)制樓梯，通常采用的是上端為固定方式，下端為滑動方式的樓梯，并且樓體邊側(cè)需要帶有反坎裝置，預(yù)埋錨板主要是用于欄桿的安裝。

2.5 應(yīng)用于預(yù)制空調(diào)板和陽臺方面的設(shè)計要點(diǎn)

超高建筑陽臺、空調(diào)板等預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計要點(diǎn)，主要依據(jù)設(shè)計樣式進(jìn)行關(guān)鍵部位的設(shè)計。比如對于整體預(yù)制形式的懸空式挑板預(yù)制構(gòu)件，需要預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆部位預(yù)留疊合層位置，以確?，F(xiàn)澆樓板不會在支座的接縫位置發(fā)生開裂現(xiàn)象，提高建筑的安全性能。陽臺、空調(diào)板預(yù)制構(gòu)件需要預(yù)留鋼筋，可以嵌入到現(xiàn)澆樓板之中進(jìn)而形成整體結(jié)構(gòu)。在設(shè)計過程中需要確保陽臺、空調(diào)等預(yù)制構(gòu)件數(shù)量和具體的尺寸，并且為了降低生產(chǎn)、安裝難度，通常會減少結(jié)構(gòu)設(shè)計種類，以提升生產(chǎn)和安裝工作的標(biāo)準(zhǔn)化程度，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益方面的需求。還可根據(jù)超高層建筑外觀需要，加強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件外觀美觀性方面的設(shè)計，并使相關(guān)預(yù)制構(gòu)件可以一起進(jìn)行生產(chǎn)與安裝，降低工序復(fù)雜性，減少安裝環(huán)節(jié)，節(jié)省人力成本。

3.結(jié)束語

裝配式建筑是近年來我國為了推動建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、綠色、環(huán)保、生態(tài)發(fā)展而大力提倡的一種新型建筑結(jié)構(gòu)。超高層建筑本身的設(shè)計目標(biāo)具有環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)，是在有限土地資源基礎(chǔ)上進(jìn)行的空間利用效率的提升工作，因此裝配式建筑結(jié)構(gòu)與超高層建筑工程之間有著融合發(fā)展的基礎(chǔ)。鋼材是裝配式建筑物的重要構(gòu)成材料，并且具有較高的再循環(huán)利用價值，屬于綠色環(huán)保建材的一種。鋼結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度以及良好的抗震特性，將其用于超高層建筑建設(shè)過程中，可以提升建筑業(yè)工業(yè)化程度，其安裝簡便，可降低工程難度、建筑成本，縮短工期，對于建筑企業(yè)有著諸多使用優(yōu)勢。裝配式鋼混組合框架是當(dāng)前建筑工程中較為常見的結(jié)構(gòu)形式，加強(qiáng)其在超高建筑工程中的設(shè)計要點(diǎn)分析，對于提升建筑物的安全性能、節(jié)能特性、抗災(zāi)能力等均有著十分重要的現(xiàn)實(shí)作用。